في نسيج الآلات المعقدة للحياة، أحيانًا تكون أصغر الخيوط - القديمة وغالبًا ما يتم تجاهلها - تحمل أكثر الأنماط عمقًا. تخيل مجرى مائي مخفي، يتعرج بهدوء تحت سطح غابة، مياهه نسيت منذ زمن طويل من قبل أولئك الذين يخطون على الأرض أعلاه. ثم تخيل اكتشاف أن هذا التيار اللطيف يحمل القدرة على تغذية نظام بيئي كامل. كذلك اكتشف العلماء مجرى حيوي من نوع ما - إنزيم يجمع، ببساطة ملحوظة، لبنات الحياة معًا بطرق قد تعيد تشكيل كيف نفكر في أسس البيولوجيا.
RNA، الرسول الرقيق للمعلومات الجينية، يُبنى من أربعة نوكليوتيد ثلاثي الفوسفات الأساسية - الخرز الجزيئي الذي يربط شيفرة الحياة معًا. تقليديًا، كان تخليق هذه الوحدات يتطلب تسلسلات معقدة من الإنزيمات ومدخلات غنية بالطاقة، وهي رقصة مكلفة ومعقدة. ومع ذلك، حدد الباحثون في معهد العلوم بطوكيو مرشحًا استثنائيًا - إنزيم واحد من كيناز الفوسفات المتعدد 2، يُطلق عليه اسم MAN PPK2 - قادر على تحويل جزيئات سابقة شائعة إلى جميع لبنات RNA الأربعة ببساطة ورشاقة.
هذا الإنزيم، المستخرج من البكتيريا البحرية مانغروفباكتيريوم مارينوم، يتحدى الحدود المعتادة التي تسكنها الإنزيمات الحديثة. بدلاً من الحاجة إلى مجموعة من المساعدين، يستخدم MAN PPK2 جزيئًا وفيرًا ورخيصًا يسمى الفوسفات المتعدد لتفعيل تحويل أحادي أو ثنائي الفوسفات النوكلوسيد إلى أشكالها الثلاثية الفوسفات. بهذه الطريقة، يعمل كجسر بين الركائز الأساسية والمكونات النشطة المطلوبة لتخليق RNA، مما يقلل الحاجة إلى خطوات متعددة وتكاليف طاقة عالية.
يشبه الباحثون النشاط الواسع لهذا الإنزيم بنوع من المرونة التي تُرى في الأنظمة البيولوجية القديمة. في الأيام الأولى للحياة على الأرض، قبل تطوير تعقيد الأيض الحديث، قد تكون الإنزيمات البدائية قد احتضنت مجموعة واسعة من التفاعلات لدعم ظهور الحياة. قدرة MAN PPK2 على العمل مع أنواع نوكليوتيد متنوعة تشير إلى أنها تحمل صدى تلك المناظر الحيوية الكيميائية المبكرة، حيث كانت المرونة أكثر أهمية من التخصص.
تداعيات هذا الاكتشاف عملية وفلسفية على حد سواء. من الجانب العملي، يقدم MAN PPK2 مسارًا مبسطًا لإنتاج لبنات RNA، مما قد يجعل تخليق RNA الرسول - المستخدم في اللقاحات والعلاجات - أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة. من خلال تمكين تفاعل واحد يجمع بين تنشيط النوكليوتيد وإنتاج RNA، قد يتمكن العلماء من تبسيط سير العمل الذي يشغل حاليًا الكثير من الوقت والموارد في مختبرات التكنولوجيا الحيوية.
على مستوى أوسع، يذكرنا الاكتشاف بأن الماضي العميق للحياة قد يحمل إجابات للتحديات المعاصرة. البساطة المتجسدة في هذا الإنزيم الواحد - ربما أثر من البيولوجيا الأولية - تبرز كيف يمكن أن يضيء إعادة زيارة جذور القدرة الأيضية طرقًا جديدة للمضي قدمًا. بدلاً من الإصرار على تعقيد مهندَس أكثر، أحيانًا تكمن الإجابة في إعادة اكتشاف الأناقة التي وضعتها الطبيعة منذ زمن بعيد.
في تقارير علمية حديثة، أوضح فريق البحث من معهد العلوم بطوكيو كيف يقوم MAN PPK2 بكفاءة بتحويل أحادي الفوسفات النوكلوسيد وثنائي الفوسفات إلى ثلاثي الفوسفات باستخدام الفوسفات المتعدد، مما يمكّن من نهج مبسط لتخليق mRNA. تم نشر نتائجهم في مجلة Nature Communications وتشير إلى تطبيقات مستقبلية في التكنولوجيا الحيوية والكيمياء المستدامة.
تنبيه صورة AI (عبارة مُعكوسة)
"المرئيات تم إنشاؤها باستخدام أدوات AI وليست صورًا حقيقية."